Das niederländische Ingenieurbüro H2SEA hat in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Delft (TU Delft) eine Bewertung monopilebasierter Stützstrukturen für wasserstoffproduzierende Offshore-Windkraftanlagen durchgeführt.
Laut H2SEA war eine der Hauptfragen, ob eine dezentrale Wasserstoffproduktion auf einer Monopile-basierten Tragstruktur einer Offshore-Windkraftanlage strukturell machbar wäre.
Ziel war es außerdem, die Unterschiede in der Geometrie der Stützstruktur zu definieren und die Änderungen in der Entwurfsmethodik einer Stützstruktur für Offshore-Windkraftanlagen, einschließlich einer dezentralen Wasserstoffproduktionsplattform, zu bewerten.
Grundlage der Bewertung war eine 15-MW-Referenzturbine in einer Wassertiefe von 45 Metern im F3-Sektor der Nordsee.
Um die Masse, Abmessungen und Rotationsträgheit der Plattform zu ermitteln, haben H2SEA und die TU Delft alle erforderlichen Systeme ausgewählt und aufgelistet und ein optimiertes Plattformlayout und eine Massenschätzung durchgeführt. Bei der Konstruktion der Plattformtragbalken wurden Gravitationslasten und extreme Windböenlasten berücksichtigt. Die Auswahl des Tragstrukturkonzepts erfolgte laut H2SEA anhand einer Multikriterienanalyse.
Darüber hinaus wurde in Maple ein analytisches volldynamisches Modell zur Ermüdungsbewertung erstellt. Die Struktur wurde anhand der Bewegungsgleichungen simuliert, einschließlich Luftwellenkraft, Rotordämpfung, Oberseiten- und Plattformmasse und Rotationsträgheit, eingebetteter Länge und homogener Bodensteifigkeit. Das Maple-Modell wurde verwendet, um das dynamische Verhalten beider Strukturen zu simulieren, die erste und zweite Eigenfrequenz zu bestimmen und Verschiebungen und Kippmomente in diesen beiden Modenformen darzustellen.
Abschließend wurde eine Ermüdungsschadensberechnung mit 500 Kombinationen aus Wellenhöhe und -periode für eine Lebensdauer von 25 Jahren durchgeführt.
Das niederländische Ingenieurunternehmen war bereits an Wasserstoffprojekten beteiligt, darunter am H₂opZee-Demonstrationsprojekt, für das Neptune Energy und RWE bereits 2022 einen Auftrag an H2SEA für eine Machbarkeitsstudie für das Konzeptdesign und die Konstruktion der Wasserstoffplattform vergeben hatten.
Für das H₂opZee-Projekt erhielt H2SEAs Schwesterunternehmen Enersea den Auftrag für die Entwurfsarbeit für das Pipeline-Konzept und Siemens Gamesa für die Konzeptarbeit für Windkraftanlagen.
Anfang letzten Jahres gab H2SEA bekannt, dass sich das Unternehmen entwickelt habe Lösungen für die Systemstabilität in der netzunabhängigen Wasserstoffproduktion von Offshore-Windkraftanlagen. Drei mögliche Lösungen wurden von H2SEA entwickelt und in einer Studie zu elektromagnetischen Transienten (EMT) zusammen mit dem Hochspannungstechnikspezialisten Enersynt analysiert.
Die bevorzugte Lösung zeigte die Machbarkeit des Einsatzes konventioneller Windkraftanlagen in einem System mit netzbildenden Umrichtern und Energiespeichern.
Im Oktober letzten Jahres gab H2SEA bekannt, gemeinsam mit dem Beratungsunternehmen Guidehouse eine Strategie für die Pipelinesystembetreiber NGT (NoordGasTransport) und NOGAT (Northern Offshore Gas Transport) ausgearbeitet zu haben. Die Strategie konzentrierte sich auf Umnutzung der bestehenden Offshore-Pipeline-Infrastruktur für den Wasserstofftransport an Land.
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